Quantium Simulator на Google генерира субатомна пеперуда на Hofstadter

Точно когато си мислехте, че квантовите симулатори могат само да хрускат числата, те хвърлят върху себе си лекарствен килим и започват да правят гоблени.

Този психеделичен образ не е просто нещо, на което да се взира след няколко бингови разрива. Тя се нарича пеперуда на Хофстадтер и всъщност е карта на това как електроните се държат в силно магнитно поле. Всяко разделяне и изместване на тези субатомни частици са красиво направени от фотоните вътре в квантовия чип на Google.

Пеперудата на Хофстадтер е открита през 1976 г. и винаги е била нищо повече от образовано предположение за това как електроните се оттеглят и текат вътре в магнитното поле. С това съвместно изследване на Google и учени от университети в Калифорния, Сингапур и Гърция, публикувано в четвъртък наука, сега имаме много по-добра представа за това как изглежда това явление.

Всичко това стана възможно благодарение на квантовите симулатори, които са специални квантови компютри. Те не могат да решат който и да е проблем като все още теоретичните квантови компютри може, но те могат да бъдат използвани за решаване на специфични проблеми.

Проблемът тук беше, че конвенционалните компютри не можеха точно да изобразят частиците, които немислимо бяха малки. Квантовият симулатор на Google работи с фотонни кубити, вместо с двоичен бит. Тези кубити са също субатомни частици, които им позволяват да създадат по-детайлна картина на пеперудата на Хофстадър, отколкото традиционните компютри някога са успели.

- Нашият метод е като да удариш камбаната. Звукът, който прави, е суперпозиция на всички основни хармоници, ”обяснява Димитрис Ангелакис, изследовател в Центъра за квантови технологии в Гърция. „Като го удариш в различни позиции няколко пъти и слушаш достатъчно дълго мелодията, човек може да разреши скритите хармоници. Ние правим същото с квантовия чип, удряйки го с фотони и след това след еволюцията му във времето."

Резултатите от това изследване не само произвеждаха мокра пеперуда, но и показват как квантовите симулатори могат да се използват за визуализиране на естествено срещащи се явления в света около нас. Подобно на това, което виждаме, вярваме, че виждаме много пъти разбирането. Да можеш ясно да си представиш безкрайно малките частици и сили, които съставляват света, може да доведе до по-добро разбиране на начина, по който те работят и взаимодействат помежду си.